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Le contrôle ultra-sonore des matériaux par mesure du temps de par- cours est devenu classique, en particulier le contrôle par écho, de princi- pe analogue à celui du radar mais utilisant les ondes ultra-sonores au lieu des ondes électro-magnétiques.
Dans un matériau sain, la mesure d'épaisseur suivant cette métho- de consiste à mesurer le temps d'aller et retour d'une impulsion ultra-sono- re depuis le palpeur faisant fonction d'émetteur et de récepteur jusqu'à la face de la pièce qui lui est opposée. L'enregistrement de l'impulsion ultra-sonore et de l'écho est obtenu, par exemple, sur l'écran d'un oscillos- cope. La vitesse de propagation des ultra-sons étant connue par la théorie ou l'étalonnage, le trajet parcouru par l'impulsion ultra-sonore peut en être déduit et donc l'épaisseur de la pièce.
Si l'on se sert d'une vitesse de balayage plus lente, il appa- rait sur l'oscillogramme les "aller-retour" successifs d'une même impul- sion qui vont en s'amortissant. Le temps s'écoulant entre deux échos suc- cessifs est constant et définit une fréquence fonction de l'épaisseur de la pièce.
Dans le cas de pièces épaisses, la durée des impulsions ultra- sonores est relativement faible par rapport au temps de parcours. Les échos apparaissent sur l'oscillogramme comme des traits minces et permettent une précision acceptable.
Mais lorsque l'épaisseur devient plus faible, la durée de l'im- pulsion devenant .grande par rapport au temps de parcours, l'écho apparait sur l'oscillogramme comme une courbe et non comme un trait. De plus la fin de l'impulsion de départ empiète sur le début de l'impulsion de l'écho. Il arrive un moment où il n'y a plus de mesure précise possible.
La présente invention concerne un dispositif électronique capable de permettre une mesure d'épaisseur au moyen d'ondes ultra-sonores, même dans le cas de faibles épaisseurs.
Selon la présente invention, le dispositif électronique pour la mesure d'épaisseur par ondes ultra-sonores, les dites ondes ultra-sonores étant transmises dans la pièce à mesurer sous forme d'impulsions est ca- ractérisé en ce qu'un signal de référence dont la fréquence est réglable, est superposé automatiquement à l'oscillogramme des échos successifs de l'impulsion ultra-sonore initiale se répercutant sur la face opposée de la pièce à mesurer, la fréquence du dit signal étant rendue égale ou multiple de la fréquence des dits échos successifs.
Suivant une forme préférentielle de réalisation, le dispositif électronique pour la mesure d'épaisseur par ondes ultra-sonores peut enco- re être caractérisé en ce que : 1) la génération du signal de référence se fait au moyen d'un circuit ré- sonnant self-capacité série ou parallèle dont un des éléments est variable, le dit circuit étant connecté à la chaine d'amplification du récepteur d'on- des ultra-sonores.
2) la connexion du circuit résonnant dans la chaine d'amplification se fait de telle façon que ce circuit engendre le signal de-référence dès qu' est transmise l'impulsion ultra-sonore, permettant ainsi la synchronisa- tion automatique des débuts du signal de référence et de l'impulsion ultra- sonore .
Les dessins ci-annexés représentent, à titre d'exemple non limi- tatif ,des réalisations du dispositif électronique pour la mesure d'épais- seur par ondes ultra-sonores suivant l'invention.
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La figure 1 représente le schéma d'un tel dispositif électronique.
Les figures 2a et 2b représentent deux réalisations pratiques dans lesquelles la génération du signal de référence se fait au moyen d'un cir- cuit résonnant self-capacité parallèle.
Les figures 3a et 3b représentent deux réalisations pratiques dans lesquelles la génération du signal de référence se fait au moyen d'un cir- cuit résonnant self-capacité série.
Les figures 4a, 4b et 4c représentent trois exemples d'oscillogram- mes obtenus dans des essais pratiques.
Sur la figure 1, T désigne un élément palpeur émetteur récepteur placé contre la pièce P dont on veut mesurer l'épaisseur. Les impulsions ultra-sonores qui sont émises au moyen d'un dispositif électronique clas- siaue schématisé en E, sont transmises au palpeur T ainsi qu'aux plaques de déviation d'un oscilloscope 0 en passant par une chaine d'amplification A.
Si la vitesse de balayage de l'oscilloscope 0 est réglée convenablement, les échos successifs sont enregistrés sur l'écran de l'oscilloscope 0 et ont l'allure de traits de grandeurs décroissantes dont l'écartement est fonc- tion de l'épaisseur de la pièce P. Comme il a été dit dans l'introduction; si la pièce P a une épaisseur faible les traits deviennent des courbes et toute mesure précise devient impossible. Aussi selon l'invention il est adjoint au dispositif classique tel que décrit jusqu'à présent, un généra- teur G. Ce générateur G émet un signal, dit de référence, dont la fréquence peut être réglée par l'opérateur. Ce signal est transmis lui aussi à l'oscil- loscope 0.
Pour un bon fonctionnement du dispositif, le début du signal de référence doit être synchronisé avec le début de l'impulsion ultra- sonore .
La connexion C indiquée sur la figure schématise cette relation existant entre l'impulsion ultra-sonore et le signal de référence. Si l'opérateur régle la fréquence du signal de référence de façon à ce qu'elle devienne égale ou multiple de la fréquence.des échos successifs c'est-à-dire si l'o- pérateur fait coïncider sur l'écran de l'oscilloscope chaque pointe ou som- met des impulsions représentatives des échos avec le sommet de la sinusoide amortie ou non, représentative du signal de référence, la mesure de la fré- quence de ce signal donne la mesure de l'épaisseur delà pièce P. Le disposi- tif générateur G de ce signal de référence est étalonné soit en fréquence, soit en période, soit encore si la vitesse de propagation des ultra-sons dans la pièce à mesurer est déterminée, directement en épaisseur.
Dans les figures 2a, 2b, 3a,et 3b, les parties du dispositif élec- tronique qui ne sont pas indispensables pour la compréhension du présent bre- vet ne sont pas représentées. Dans ces figures les mêmes lettres désignent les mêmes éléments.
Sur la figure 2a, V désigne le ..dernier tube de la chaine d'amplifi- cation schématisée par A dans la figure 1. Dans le circuit d'anode de ce tube se trouve inséré un circuit résonnant parallèle self-capacité (L,C) dont la capacité est réglable. La grille g de ce tube est connectée à tra- vers la capacité K vers les autres tubes amplificateurs et finalement vers le palpeur en T tandis que l'anode a est connectée vers l'oscilloscope en 0. Dès qu'une impulsion électrique représentative de l'impulsion ultra-sono- re est transmise à la grille g, le tube V est débloqué et une impulsion élec- trique amplifiée est transmise vers l'oscilloscope en 0.
Au moment du déblo.- cage du tube V-, un courant circule à travers le circuit résonnant parallèle (L,C) qui se met à osciller à sa fréquence propre. Cette oscillation amortie est elle aussi transmise vers l'oscilloscope en 0.
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D'après la description donnée de la figure 1, il ressort que la grille g reçoit une série d'impulsions de grandeurs décroissantes qui sont toutes amplifiées et transmises vers l'oscilloscope en 0, Il est facile de régler la capacité C pour la fréquence propre du circuit résonnant (L,C) coïncide avec la fréquence des impulsions transmises au tube V.
Le circuit résonnant parallèle (L,C) peut donc servir comme géné- rateur du signal de référence. De plus, il est à remarquer qu'avec un tel dispositif, une synchronisation automatique existe entre le début de l'im- pulsion ultra-sonore et le début du signal de référence.
A la figure 2b on a représenté un circuit semblable à celui de la figure 2a,mais où le circuit résonnant parallèle (L,C) est connecté d'un côté à l'anode a du tube V (par l'intermédiaire d'une capacité K') et de l'autre côté à la masse.
Un raisonnement analogue peut être fait dans le cas de la présen- te figure. En effet, dès que le tube V est débloqué sous l'action d'une im- pulsion venant du palpeur en T et transmise à la grille g, une impulsion amplifiée est envoyée vers l'oscilloscope en 0. Il s'ensuit qu'au même ins- tant le circuit résonnant parallèle (L,C) se met à osciller à sa fréquence propre, cette oscillation amortie étant aussi transmise vers l'oscilloscope en 0. La synchronisation automatique est donc toujours bien obtenue.
A la figure 3a, le générateur du signal de référence est un cir- cuit résonnant série (L,C) dont la capacité C est variable. Ce circuit (L,C) est connecté entre la masse et la source de potentiel positive servant au fonctionnement du tube amplificateur V. La résistance d'anode r au lieu d'être branchée directement à cette source de potentiel est connectée au point D entre le self L et la capacité C. Le fonctionnement du dispositif se- ra le même que celui décrit dans le cas des figures 2a et 2b.
Dans le cas de la figure 3b,le circuit résonnant série (L,C) dont la capacité C est variable, est connecté entre la masse et l'anode a du tu- be V ( par l'intermédiaire de la capacité K"). Les plaques de déviation de l'oscilloscope 0 sont connectées aux bornes M et N de la self L. Dès que les impulsions électriques représentatives des échos successifs de l'impul- sion ultra-sonore initiale sont transmises à la grille g du tube V, le cir- cuit résonnant série (L,C) oscille à sa fréquence propre et il est possible en réglant la capacité C de faire en sorte que la fréquence propre du cir- cuit (L,C) soit égale à la fréquence des impulsions, La fréquence du circuit (L,C) devient ainsi une mesure de l'épaisseur.
Par la description ci-dessus, or @ rend compte de la simplicité que présente l'emploi d'un circuit résonnant (L,C) comme générateur du signal de référence. De plus un dispositif électronique classique de mesure d'épaisseur par ondes ultras-sonores dans lequel il n'est pas fait usage d'un signal de référence, peut facilement être transformé. Il suffit en ef- fet de lui adjoindre un circuit résonnant self-capacité série ou parallèle, sans aucun tube électronique supplémentaire.
La figure 4a montre un oscillogramme sur lequel apparaît le signal de référence S dont la fréquence est dans le rapport 3 par rapport à la fré- quence des échos successifs del'impulsion, ultra-sonore. Dans ce cas, le ré- glage est correcte car un sommet de la sinusoïde sur trois coincide bien a.. veo un sommet des impulsions représentatives des échos s1s2s3 'et s4.
La figure 4b montre un oscillogramme analogue mais cette fois la fréquence du signal de référence S' coïncide avec la fréquence des échos.
Ici aussi le réglage est correct. Les sommets de la sinusoide ooincident, avec les sommets des impulsions représentatives des échos s'l s'2 et s'3.
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Par contre ,dans la figure 4c, la fréquence du signal de référen- ce S" est voisine de la fréquence des échos.*Le réglage est incorrect, car lessommets de la sinusoide ne coïncident pas avec les sommets des impulsions représentatives des échos s"1 s"2 et s"3.
Dans ces figures 4a 4b et 4c, l'étalonnage des fréquences du signal de référence permet de connaître l'épaisseur de la pièce à mesurer.